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原始関数を求める手法 II
微分積分・同演習 A – p.1/23
原始関数を求める手法 II[部分積分]
∫
f ′(x)g(x)dx = f(x)g(x) −∫
f(x)g′(x)dx
積の微分公式よりなので、この両辺を積分して公式が得られる。例
微分積分・同演習 A – p.2/23
原始関数を求める手法 II[部分積分]
∫
f ′(x)g(x)dx = f(x)g(x) −∫
f(x)g′(x)dx
∵積の微分公式より (f(x)g(x))′ = f ′(x)g(x) + f(x)g′(x)
なので、この両辺を積分して公式が得られる。
例
微分積分・同演習 A – p.2/23
原始関数を求める手法 II[部分積分]
∫
f ′(x)g(x)dx = f(x)g(x) −∫
f(x)g′(x)dx
∵積の微分公式より (f(x)g(x))′ = f ′(x)g(x) + f(x)g′(x)
なので、この両辺を積分して公式が得られる。[例]∫
log xdx =
∫
(x)′ log xdx
微分積分・同演習 A – p.2/23
原始関数を求める手法 II[部分積分]
∫
f ′(x)g(x)dx = f(x)g(x) −∫
f(x)g′(x)dx
∵積の微分公式より (f(x)g(x))′ = f ′(x)g(x) + f(x)g′(x)
なので、この両辺を積分して公式が得られる。[例]∫
log xdx =
∫
(x)′ log xdx
= x log x −∫
x1
xdx = x log x −
∫
1dx = x log x − x + C
微分積分・同演習 A – p.2/23
原始関数を求める手法 II
微分積分・同演習 A – p.3/23
原始関数を求める手法 II[練習問題] n ≥ 2に対し、次の等式を示せ。(A > 0とする。)∫
dx
(x2+A)n
=1
A
(
x
(2n−2)(x2+A)n−1+
2n−3
2n−2
∫
dx
(x2+A)n−1
)
解答
微分積分・同演習 A – p.4/23
原始関数を求める手法 II[練習問題] n ≥ 2に対し、次の等式を示せ。(A > 0とする。)∫
dx
(x2+A)n
=1
A
(
x
(2n−2)(x2+A)n−1+
2n−3
2n−2
∫
dx
(x2+A)n−1
)
[解答]
A
∫
dx
(x2+A)n
=
∫
(x2+A)−x2
(x2 + A)n
dx
微分積分・同演習 A – p.4/23
原始関数を求める手法 II[練習問題] n ≥ 2に対し、次の等式を示せ。(A > 0とする。)∫
dx
(x2+A)n
=1
A
(
x
(2n−2)(x2+A)n−1+
2n−3
2n−2
∫
dx
(x2+A)n−1
)
[解答]
A
∫
dx
(x2+A)n
=
∫
(x2+A)−x2
(x2 + A)n
dx
=
∫
dx
(x2+A)n−1−
∫(
1
−n+1
1
(x2+A)n−1
)
′
x
2dx
微分積分・同演習 A – p.4/23
原始関数を求める手法 II[練習問題] n ≥ 2に対し、次の等式を示せ。(A > 0とする。)∫
dx
(x2+A)n
=1
A
(
x
(2n−2)(x2+A)n−1+
2n−3
2n−2
∫
dx
(x2+A)n−1
)
[解答]
A
∫
dx
(x2+A)n
=
∫
(x2+A)−x2
(x2 + A)n
dx
=
∫
dx
(x2+A)n−1−
∫(
1
−n+1
1
(x2+A)n−1
)
′
x
2dx
=
∫
dx
(x2+A)n−1− x
2(−n+1)(x2+A)n−1+
∫
dx
2(−n+1)(x2+A)n−1
微分積分・同演習 A – p.4/23
原始関数を求める手法 II[練習問題] n ≥ 2に対し、次の等式を示せ。(A > 0とする。)∫
dx
(x2+A)n
=1
A
(
x
(2n−2)(x2+A)n−1+
2n−3
2n−2
∫
dx
(x2+A)n−1
)
[解答]
A
∫
dx
(x2+A)n
=
∫
(x2+A)−x2
(x2 + A)n
dx
=
∫
dx
(x2+A)n−1−
∫(
1
−n+1
1
(x2+A)n−1
)
′
x
2dx
=
∫
dx
(x2+A)n−1− x
2(−n+1)(x2+A)n−1+
∫
dx
2(−n+1)(x2+A)n−1
=x
(2n−2)(x2+A)n−1+
2n − 3
2n − 2
∫
dx
(x2+A)n−1
微分積分・同演習 A – p.4/23
原始関数を求める手法 II
微分積分・同演習 A – p.5/23
原始関数を求める手法 II[有理関数の原始関数](多項式)(多項式)
の形の関数を有理関数とよぶ。
この形の関数は部分分数に分けることによって、
微分積分・同演習 A – p.6/23
原始関数を求める手法 II[有理関数の原始関数](多項式)(多項式)
の形の関数を有理関数とよぶ。
この形の関数は部分分数に分けることによって、
微分積分・同演習 A – p.6/23
原始関数を求める手法 II[有理関数の原始関数](多項式)(多項式)
の形の関数を有理関数とよぶ。
この形の関数は部分分数に分けることによって、
1. 多項式
微分積分・同演習 A – p.7/23
原始関数を求める手法 II[有理関数の原始関数](多項式)(多項式)
の形の関数を有理関数とよぶ。
この形の関数は部分分数に分けることによって、
1. 多項式
2.1
(x − a)n
微分積分・同演習 A – p.8/23
原始関数を求める手法 II[有理関数の原始関数](多項式)(多項式)
の形の関数を有理関数とよぶ。
この形の関数は部分分数に分けることによって、
1. 多項式
2.1
(x − a)n
3.(x − a)
{(x − a)2 + b}n
(b > 0)
微分積分・同演習 A – p.9/23
原始関数を求める手法 II[有理関数の原始関数](多項式)(多項式)
の形の関数を有理関数とよぶ。
この形の関数は部分分数に分けることによって、
1. 多項式
2.1
(x − a)n
3.(x − a)
{(x − a)2 + b}n
(b > 0)
4.1
{(x − a)2 + b}n
(b > 0)
微分積分・同演習 A – p.10/23
原始関数を求める手法 II[有理関数の原始関数](多項式)(多項式)
の形の関数を有理関数とよぶ。
この形の関数は部分分数に分けることによって、
1. 多項式
2.1
(x − a)n
3.(x − a)
{(x − a)2 + b}n
(b > 0)
4.1
{(x − a)2 + b}n
(b > 0)
の形の関数の和で表すことが出来る。微分積分・同演習 A – p.11/23
原始関数を求める手法 IIよってその原始関数は、
微分積分・同演習 A – p.12/23
原始関数を求める手法 IIよってその原始関数は、
1. 多項式
微分積分・同演習 A – p.13/23
原始関数を求める手法 IIよってその原始関数は、
1. 多項式
2.1
−n + 1· 1
(x − a)n−1(n ≥ 2) と log |x − a|
微分積分・同演習 A – p.14/23
原始関数を求める手法 IIよってその原始関数は、
1. 多項式
2.1
−n + 1· 1
(x − a)n−1(n ≥ 2) と log |x − a|
3.1
2(−n + 1)· 1
{(x − a)2 + b}n−1(n ≥ 2) と
1
2log |(x − a)2 + b|
微分積分・同演習 A – p.15/23
原始関数を求める手法 IIよってその原始関数は、
1. 多項式
2.1
−n + 1· 1
(x − a)n−1(n ≥ 2) と log |x − a|
3.1
2(−n + 1)· 1
{(x − a)2 + b}n−1(n ≥ 2) と
1
2log |(x − a)2 + b|
4. 有理関数と∫
1
(x − a)2 + bdx =
1√b
tan−1x − a√
b
微分積分・同演習 A – p.16/23
原始関数を求める手法 IIよってその原始関数は、
1. 多項式
2.1
−n + 1· 1
(x − a)n−1(n ≥ 2) と log |x − a|
3.1
2(−n + 1)· 1
{(x − a)2 + b}n−1(n ≥ 2) と
1
2log |(x − a)2 + b|
4. 有理関数と∫
1
(x − a)2 + bdx =
1√b
tan−1x − a√
b
の形の関数の和で表すことが出来る。
微分積分・同演習 A – p.17/23
原始関数を求める手法 II
微分積分・同演習 A – p.18/23
原始関数を求める手法 II[置換積分] f(x)において x = ϕ(t)と変数変換すると、
∫
f(x)dx =
∫
f (ϕ(t))ϕ′(t)dt
つまり、形式的に と置き換えられる。例
が を含むときはと置く
が を含むときはと置く
微分積分・同演習 A – p.19/23
原始関数を求める手法 II[置換積分] f(x)において x = ϕ(t)と変数変換すると、
∫
f(x)dx =
∫
f (ϕ(t))ϕ′(t)dt
つまり、形式的に dx = ϕ′(t)dtと置き換えられる。
例が を含むときは
と置く
が を含むときはと置く
微分積分・同演習 A – p.19/23
原始関数を求める手法 II[置換積分] f(x)において x = ϕ(t)と変数変換すると、
∫
f(x)dx =
∫
f (ϕ(t))ϕ′(t)dt
つまり、形式的に dx = ϕ′(t)dtと置き換えられる。[例]
• f(x) が√
a2 − x2 を含むときはx = a sin t
(
−π
2≤ t ≤ π
2
)
と置く
• f(x) が√
x2 + a2 を含むときはx = a tan t
(
−π
2< t <
π
2
)
と置く
微分積分・同演習 A – p.19/23
原始関数を求める手法 II[練習問題]次の原始関数を求めよ。∫ √
a2 − x2dx (a > 0)
解答と置くと なので
微分積分・同演習 A – p.20/23
原始関数を求める手法 II[練習問題]次の原始関数を求めよ。∫ √
a2 − x2dx (a > 0)
[解答]
x = a sin tと置くと dx = a cos tdtなので∫ √
a2 − x2dx =
∫
a2 cos2 tdt
微分積分・同演習 A – p.20/23
原始関数を求める手法 II[練習問題]次の原始関数を求めよ。∫ √
a2 − x2dx (a > 0)
[解答]
x = a sin tと置くと dx = a cos tdtなので∫ √
a2 − x2dx =
∫
a2 cos2 tdt =a2
2
(
1
2sin 2t + t
)
+ C
微分積分・同演習 A – p.20/23
原始関数を求める手法 II[練習問題]次の原始関数を求めよ。∫ √
a2 − x2dx (a > 0)
[解答]
x = a sin tと置くと dx = a cos tdtなので∫ √
a2 − x2dx =
∫
a2 cos2 tdt =a2
2
(
1
2sin 2t + t
)
+ C
=a2
2(sin t cos t+t) + C
微分積分・同演習 A – p.20/23
原始関数を求める手法 II[練習問題]次の原始関数を求めよ。∫ √
a2 − x2dx (a > 0)
[解答]
x = a sin tと置くと dx = a cos tdtなので∫ √
a2 − x2dx =
∫
a2 cos2 tdt =a2
2
(
1
2sin 2t + t
)
+ C
=a2
2(sin t cos t+t) + C =
1
2
(
x√
a2−x2 + a2 sin−1x
a
)
+ C
微分積分・同演習 A – p.20/23
原始関数を求める手法 II[例]続き
• f(x) が√
ax2 + bx + c (a > 0) を含むときは√ax +
√ax2 + bx + c = t と置く
練習問題 次の原始関数を求めよ。
微分積分・同演習 A – p.21/23
原始関数を求める手法 II[例]続き
• f(x) が√
ax2 + bx + c (a > 0) を含むときは√ax +
√ax2 + bx + c = t と置く
[練習問題]次の原始関数を求めよ。(i)
∫ √x2 + A dx (A 6= 0)
(ii)∫
1√x2 + A
dx (A 6= 0)
微分積分・同演習 A – p.21/23
原始関数を求める手法 II
[解答] x+√
x2+A= tとおくと x=t2−A
2tなので dx=
t2+A
2t2dt
微分積分・同演習 A – p.22/23
原始関数を求める手法 II
[解答] x+√
x2+A= tとおくと x=t2−A
2tなので dx=
t2+A
2t2dt
(i)∫ √
x2+Adx=
∫
t2+A
2t
t2+A
2t2dt
微分積分・同演習 A – p.22/23
原始関数を求める手法 II
[解答] x+√
x2+A= tとおくと x=t2−A
2tなので dx=
t2+A
2t2dt
(i)∫ √
x2+Adx=
∫
t2+A
2t
t2+A
2t2dt =
1
8
(
t2−A2
t2
)
+A
2log |t|+C
微分積分・同演習 A – p.22/23
原始関数を求める手法 II
[解答] x+√
x2+A= tとおくと x=t2−A
2tなので dx=
t2+A
2t2dt
(i)∫ √
x2+Adx=
∫
t2+A
2t
t2+A
2t2dt =
1
8
(
t2−A2
t2
)
+A
2log |t|+C
=1
8
(
t − A
t
) (
t +A
t
)
+A
2log |t| + C
微分積分・同演習 A – p.22/23
原始関数を求める手法 II
[解答] x+√
x2+A= tとおくと x=t2−A
2tなので dx=
t2+A
2t2dt
(i)∫ √
x2+Adx=
∫
t2+A
2t
t2+A
2t2dt =
1
8
(
t2−A2
t2
)
+A
2log |t|+C
=1
8
(
t − A
t
) (
t +A
t
)
+A
2log |t| + C
=1
2
(
x√
x2 + A + A log∣
∣
∣x +
√x2 + A
∣
∣
∣
)
+ C
微分積分・同演習 A – p.22/23
原始関数を求める手法 II
[解答] x+√
x2+A= tとおくと x=t2−A
2tなので dx=
t2+A
2t2dt
(i)∫ √
x2+Adx=
∫
t2+A
2t
t2+A
2t2dt =
1
8
(
t2−A2
t2
)
+A
2log |t|+C
=1
8
(
t − A
t
) (
t +A
t
)
+A
2log |t| + C
=1
2
(
x√
x2 + A + A log∣
∣
∣x +
√x2 + A
∣
∣
∣
)
+ C
(ii)∫
1√x2+A
dx=
∫
2t
t2+A
t2+A
2t2dt
微分積分・同演習 A – p.22/23
原始関数を求める手法 II
[解答] x+√
x2+A= tとおくと x=t2−A
2tなので dx=
t2+A
2t2dt
(i)∫ √
x2+Adx=
∫
t2+A
2t
t2+A
2t2dt =
1
8
(
t2−A2
t2
)
+A
2log |t|+C
=1
8
(
t − A
t
) (
t +A
t
)
+A
2log |t| + C
=1
2
(
x√
x2 + A + A log∣
∣
∣x +
√x2 + A
∣
∣
∣
)
+ C
(ii)∫
1√x2+A
dx=
∫
2t
t2+A
t2+A
2t2dt = log |t| + C
微分積分・同演習 A – p.22/23
原始関数を求める手法 II
[解答] x+√
x2+A= tとおくと x=t2−A
2tなので dx=
t2+A
2t2dt
(i)∫ √
x2+Adx=
∫
t2+A
2t
t2+A
2t2dt =
1
8
(
t2−A2
t2
)
+A
2log |t|+C
=1
8
(
t − A
t
) (
t +A
t
)
+A
2log |t| + C
=1
2
(
x√
x2 + A + A log∣
∣
∣x +
√x2 + A
∣
∣
∣
)
+ C
(ii)∫
1√x2+A
dx=
∫
2t
t2+A
t2+A
2t2dt = log |t| + C
= log∣
∣
∣x +
√x2 + A
∣
∣
∣+ C
微分積分・同演習 A – p.22/23
宿題
問題集122ページ~135ページ (例題と演習A)
微分積分・同演習 A – p.23/23